JP4111959B2 - Distance measuring system - Google Patents
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Description
この発明は、距離計測システムに関し、特にたとえば、無線タグシステムと光学タグシステムとを組み合わせて発信装置と検出装置との距離を計測する距離計測システムに関する。 The present invention relates to a distance measurement system, and more particularly to a distance measurement system that measures a distance between a transmission device and a detection device by combining a wireless tag system and an optical tag system, for example.
光学タグシステムの一例が本件出願人による特許文献1に開示されている。この光学タグシステムでは、赤外線タグがID番号を赤外線の点滅により送信する。検出装置は赤外線フィルタおよびCMOSイメージセンサ等を含み、撮影した赤外線画像から、赤外線タグのID番号および画像上のXY座標を検出する。したがって、赤外線タグの存在する方向を認識することができる。
An example of an optical tag system is disclosed in
一方、無線タグシステムでは、無線タグが無線タグ検出装置の近く(交信可能距離範囲内)に存在するか否かを認識することができる。また、無線タグシステムでは、受信電波強度から無線タグとのおよその距離を推測することができる。たとえば特許文献2には、無線タグとの距離の変化を検出することによって警報を発するシステムが開示される。
光学タグシステムでは、方向の認識は容易であるが、タグがどの程度離れた位置に存在しているのかを単独の検出装置で認識するのは困難である。一方、無線タグシステムでは、およその距離を推測可能であるが、隠蔽(たとえば人体による隠蔽)によって受信電波強度が変化するので、計測される距離の誤差が大きくなってしまうという問題がある。 In the optical tag system, it is easy to recognize the direction, but it is difficult to recognize how far the tag is located by a single detection device. On the other hand, in the wireless tag system, although an approximate distance can be estimated, there is a problem that an error in the measured distance increases because the received radio wave intensity changes due to concealment (for example, concealment by a human body).
それゆえに、この発明の主たる目的は、少ない誤差で距離を計測できる、距離計測システムを提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a distance measuring system capable of measuring a distance with a small error.
この発明の他の目的は、より精度良く距離を計測できる、距離計測システムを提供することである。 Another object of the present invention is to provide a distance measuring system capable of measuring a distance with higher accuracy.
請求項1の発明は、発信装置と検出装置とを含み、発信装置と検出装置との距離を計測する距離計測システムである。発信装置は、無線で無線識別情報を送信する無線タグ、および光で第1光学識別情報を送信する第1光学タグを含み、検出装置は、無線タグの送信する無線識別情報および受信電波強度を検出する無線タグ検出手段、および第1光学タグの送信する第1光学識別情報を検出する第1光学タグ検出手段を含む。当該距離計測システムはさらに、受信電波強度に基づいて距離を算出する距離算出手段、無線タグ検出手段で検出された無線識別情報と第1光学タグ検出手段で検出された第1光学識別情報とが同一発信装置からの識別情報であるか否かを判定する判定手段、および判定手段によって同一発信装置からの識別情報であると判定されたときに距離算出手段によって算出された距離を計測距離とした結果データを生成する生成手段を含む。
The invention of
請求項1の発明では、距離計測システムは、発信装置と検出装置との距離を計測するためのシステムである。発信装置には無線タグおよび第1光学タグが設けられる。無線タグはたとえばRFIDであり、無線で無線識別情報(無線ID)を送信する。第1光学タグはたとえば赤外線タグであり、赤外線の点滅によって第1光学識別情報(光学ID)を送信する。検出装置の無線タグ検出手段は、無線タグの送信する無線識別情報を検出するとともに、受信電波強度を検出する。検出装置の光学タグ検出手段は、第1光学タグの送信する第1光学識別情報を検出する。距離算出手段、判定手段および生成手段はたとえば検出装置に設けられてもよいし、検出装置から検出データを取得する外部の処理コンピュータ等に設けられてもよい。距離算出手段は、受信電波強度に基づいて距離を算出する。たとえば、電波強度と距離の換算情報を予め記憶しておいて、この換算情報に基づいて、受信電波強度に対応する距離を算出してもよいし、あるいは、所定の距離算出式を予め記憶しておいて、当該算出式に従って受信電波強度に対応する距離を算出してもよい。判定手段は、検出された無線識別情報と第1光学識別情報とが同一発信装置からの識別情報であるいか否かを判定する。たとえば、同一発信装置の無線タグの無線識別情報と第1光学タグの第1光学識別情報とは、同じ識別情報に設定されたり、または識別情報の種類を識別するビットのみが異なる識別情報に設定されたりしてよい。あるいは、発信装置の識別情報に関連付けること等によって、同一発信装置の無線識別情報と第1光学識別情報とを関連付けた情報を記憶しておいてもよい。同一発信装置からの無線識別情報と第1光学識別情報とを検出した場合には、検出装置と発信装置の間に遮蔽物が存在していないことが分かる。つまり、この場合には、受信電波強度は、遮蔽物による影響を受けていないと判断できるので、この受信電波強度から得られる距離は、誤差が少なく精度が高い。生成手段は、判定手段によって同一発信装置からの識別情報であると判定されたときに距離算出手段によって算出された距離を計測距離とした結果データを生成する。したがって、第1光学タグの検出によって無線タグからの電波の受信強度が隠蔽による影響を受けていない時点を特定できるので、より少ない誤差で発信装置と検出装置との距離を計測することができる。
In the invention of
請求項2の発明は、請求項1の発明に従属し、無線タグ検出手段による電波の受信感度特性を示す受信感度特性データを記憶する受信特性記憶手段をさらに含む。第1光学タグ検出手段は第1光学タグの存在する第1方向をさらに検出する。距離算出手段は、判定手段によって同一発信装置からの識別情報であると判定されたとき、第1光学タグ検出手段によって検出された第1方向に対応する受信感度特性データと受信電波強度とに基づいて距離を算出する。
The invention of claim 2 is dependent on the invention of
請求項2の発明では、受信特性記憶手段は、無線タグ検出手段による電波の受信感度特性を記憶している。受信特性記憶手段は、たとえば検出装置または上述の外部の処理コンピュータ等に設けられてよい。第1光学タグ検出手段は、第1光学タグの存在する第1方向を検出する。たとえば、第1光学タグ検出手段は、第1光学タグの発する赤外線を撮影可能なイメージセンサを含み、撮影した赤外線画像上の第1光学タグの位置を検出して、その存在方向を検出する。検出装置から見てこの検出方向に発信装置すなわち無線タグが存在していることがわかるので、検出装置の無線タグ検出手段による電波の検出方向に対応する受信感度特性を考慮に入れて、距離を算出できる。つまり、距離算出手段は、同一発信装置からの識別情報が検出されたとき、受信方向に対応する受信感度特性と受信電波強度とに基づいて距離を算出する。したがって、電波の受信方向に依存した差を考慮して距離を算出できるので、距離計測の精度をより向上できる。 In the invention of claim 2, the reception characteristic storage means stores the reception sensitivity characteristic of the radio wave by the wireless tag detection means. The reception characteristic storage means may be provided, for example, in the detection device or the external processing computer described above. The first optical tag detection means detects a first direction in which the first optical tag exists. For example, the first optical tag detection means includes an image sensor capable of photographing the infrared rays emitted from the first optical tag, detects the position of the first optical tag on the photographed infrared image, and detects the direction of presence. Since it can be seen from the detection device that the transmitting device, that is, the wireless tag exists in this detection direction, the distance is set in consideration of the reception sensitivity characteristic corresponding to the detection direction of the radio wave by the wireless tag detection means of the detection device. It can be calculated. That is, the distance calculation means calculates the distance based on the reception sensitivity characteristic corresponding to the reception direction and the reception radio wave intensity when the identification information from the same transmission device is detected. Therefore, since the distance can be calculated in consideration of the difference depending on the radio wave reception direction, the accuracy of distance measurement can be further improved.
請求項3の発明は、請求項2の発明に従属し、発信装置は、検出装置に設けられる第2光学タグの送信する第2光学識別情報および当該第2光学タグの存在する第2方向を検出する第2光学タグ検出手段、および第2光学タグ検出手段によって検出された第2方向を送信する第1送信手段をさらに含む。検出装置は、光で第2光学識別情報を送信する第2光学タグをさらに含む。当該距離計測システムはさらに、第1送信手段によって送信された第2光学タグの第2方向を受信する第1受信手段、および発信装置の無線タグの電波の送信特性を示す送信特性データを記憶する送信特性記憶手段を含む。距離算出手段は、判定手段によって同一発信装置からの識別情報であると判定されたとき、第1光学タグ検出手段によって検出された第1方向に対応する受信感度特性データと、第1受信手段によって受信された発信装置の無線タグの電波の第2方向に対応する送信特性データと、受信電波強度とに基づいて距離を算出する。
The invention of
請求項3の発明では、検出装置にはさらに第2光学タグが設けられ、発信装置には、第2光学タグを検出する第2光学タグ検出手段がさらに設けられる。この第2光学タグ検出手段は、第2光学タグの第2光学識別情報とともに当該第2光学タグの存在する第2方向を検出する。発信装置の第1送信手段は、検出された第2光学タグの第2方向を送信する。送信特性記憶手段は、たとえば発信装置の無線タグに関連付けられた当該電波の送信特性を記憶している。第1受信手段は第1送信手段によって送信された第2光学タグの第2方向を受信する。第1受信手段および送信特性記憶手段は、たとえば検出装置または上述の外部の処理コンピュータ等に設けられてよい。発信装置から見て第2光学タグすなわち検出装置が存在している方向がわかるので、発信装置の無線タグの電波の送信方向に対応する送信特性をさらに考慮に入れて、距離を算出できる。つまり、距離算出手段は、同一発信装置からの識別情報を検出したとき、受信方向に対応する受信感度特性と、送信方向に対応する送信特性と、受信電波強度とに基づいて、距離を算出する。したがって、電波の送信方向に依存した差や無線タグの個体差などをさらに考慮して距離を算出できるので、距離計測の精度をより向上できる。
In the invention of
請求項4の発明は、請求項2の発明に従属し、発信装置は、検出装置に設けられる第2光学タグの送信する第2光学識別情報および当該第2光学タグの存在する第2方向を検出する第2光学タグ検出手段、無線タグの電波の送信特性を示す送信特性データを記憶する送信特性記憶手段、および第2光学タグ検出手段によって検出された第2方向に対応する送信特性データを送信する第2送信手段をさらに含む。検出装置は、光で第2光学識別情報を送信する第2光学タグをさらに含む。当該距離計測システムはさらに、第2送信手段によって送信された第2方向に対応する送信特性データを受信する第2受信手段を含む。距離算出手段は、判定手段によって同一発信装置からの識別情報であると判定されたとき、第1光学タグ検出手段によって検出された第1方向に対応する受信感度特性データと、第2受信手段によって受信された第2方向に対応する送信特性データと、受信電波強度とに基づいて距離を算出する。 The invention according to claim 4 is dependent on the invention according to claim 2, and the transmitter transmits the second optical identification information transmitted by the second optical tag provided in the detector and the second direction in which the second optical tag exists. Second optical tag detection means for detecting, transmission characteristic storage means for storing transmission characteristic data indicating radio wave transmission characteristics of the radio tag, and transmission characteristic data corresponding to the second direction detected by the second optical tag detection means. Second transmission means for transmitting is further included. The detection device further includes a second optical tag that transmits the second optical identification information with light. The distance measuring system further includes second receiving means for receiving transmission characteristic data corresponding to the second direction transmitted by the second transmitting means. The distance calculating means uses the receiving sensitivity characteristic data corresponding to the first direction detected by the first optical tag detecting means and the second receiving means when the determining means determines that the identification information is from the same transmitter. The distance is calculated based on the received transmission characteristic data corresponding to the second direction and the received radio wave intensity.
請求項4の発明では、検出装置に第2光学タグがさらに設けられ、発信装置には第2光学タグを検出する第2光学タグ検出手段がさらに設けられる。発信装置の送信特性記憶手段は、所有する無線タグの電波の送信特性を記憶している。第2光学タグ検出手段は、第2光学タグの第2光学識別情報とともに当該第2光学タグの存在する第2方向を検出する。発信装置から見て第2光学タグすなわち検出装置が存在している方向がわかるので、発信装置の無線タグの電波の送信方向に対応する送信特性を特定できる。発信装置の第2送信手段は、第2光学タグの存在する第2方向に対応する電波の送信特性データを送信する。第2受信手段は、第2送信手段によって送信された第2方向に対応する送信特性データを受信する。この第2受信手段は、たとえば検出装置または上述の外部の処理コンピュータ等に設けられてよい。発信装置の無線タグの電波の送信方向に対応する送信特性を取得できるので、当該送信特性をさらに考慮に入れて距離を算出できる。つまり、距離算出手段は、同一発信装置からの識別情報を検出したとき、受信方向に対応する受信感度特性データと、送信方向に対応する送信特性データと、受信電波強度とに基づいて距離を算出する。したがって、電波の送信方向に依存した差や無線タグの個体差などをさらに考慮して距離を算出できるので、距離計測の精度をより向上できる。 In the invention of claim 4, the detection device is further provided with a second optical tag, and the transmission device is further provided with second optical tag detection means for detecting the second optical tag. The transmission characteristic storage means of the transmitter stores the radio wave transmission characteristics of the wireless tag that it owns. The second optical tag detection means detects the second direction in which the second optical tag exists together with the second optical identification information of the second optical tag. Since the direction in which the second optical tag, that is, the detection device exists, can be seen from the transmission device, the transmission characteristics corresponding to the radio wave transmission direction of the wireless tag of the transmission device can be specified. The second transmission means of the transmission device transmits radio wave transmission characteristic data corresponding to the second direction in which the second optical tag exists. The second receiving means receives the transmission characteristic data corresponding to the second direction transmitted by the second transmitting means. This second receiving means may be provided, for example, in the detection device or the external processing computer described above. Since the transmission characteristic corresponding to the transmission direction of the radio wave of the wireless tag of the transmission device can be acquired, the distance can be calculated in consideration of the transmission characteristic. That is, the distance calculation means calculates the distance based on the reception sensitivity characteristic data corresponding to the reception direction, the transmission characteristic data corresponding to the transmission direction, and the received radio wave intensity when the identification information from the same transmission device is detected. To do. Therefore, the distance can be calculated in consideration of the difference depending on the radio wave transmission direction, the individual difference of the wireless tag, and the like, so that the accuracy of distance measurement can be further improved.
この発明によれば、光学タグと無線タグを併用するようにしたので、光学タグの検出によって無線タグの受信電波強度が隠蔽による影響を受けていないことを確認することができる。したがって、受信電波強度が遮蔽物等による影響を受けていない時点を特定できるので、少ない誤差で発信装置と検出装置との距離を計測することができる。 According to this invention, since the optical tag and the wireless tag are used in combination, it can be confirmed that the received radio wave intensity of the wireless tag is not affected by the concealment by the detection of the optical tag. Therefore, the point in time at which the received radio wave intensity is not affected by the shield or the like can be specified, and the distance between the transmission device and the detection device can be measured with a small error.
また、光学タグの検出によって相手の存在する方向を認識することができるので、電波の受信感度特性や送信特性の情報を記憶または取得することによって、相手の実際の存在方向に対応する電波の受信感度特性や送信特性に基づいて距離を算出することができる。したがって、より精度の高い距離計測を行うことができる。 In addition, because the direction in which the other party is present can be recognized by detecting the optical tag, it is possible to receive or receive the radio wave corresponding to the actual direction of the other party by storing or acquiring information on the reception sensitivity characteristics and transmission characteristics of the radio wave. The distance can be calculated based on sensitivity characteristics and transmission characteristics. Therefore, more accurate distance measurement can be performed.
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。 The above object, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.
図1を参照して、この実施例(第1実施例)の距離計測システム10は、発信装置12および検出装置14を含み、発信装置12と検出装置14との間の距離を計測するためのものである。
Referring to FIG. 1, the
発信装置12は無線タグ16および光学タグ18を含む。無線タグ16は、たとえばRFIDタグである。RFID(Radio Frequency Identification)は、電磁波を利用した非接触ICタグによる自動認識技術のことである。RFIDタグ16は、識別情報用のメモリや通信用の制御回路等を備えるICチップおよびアンテナ等を含む。そのメモリには、タグ固有識別情報等が予め記憶され、その識別情報等が所定周波数の電磁波・電波等によってアンテナから所定の時間間隔等で出力される。なお、複数の無線タグ16が存在する場合に送信のタイミングが常に同期してしまわないように、時間間隔はランダムに変えるようにしてもよい。無線タグ16の発信する識別情報を無線ID(無線識別情報)というものとする。
The
光学タグ18は、たとえば赤外線タグであり、タグ固有識別情報を赤外線の点滅により送信する。具体的には、赤外線タグ18は、赤外線LEDおよび駆動回路(マイクロコンピュータ)等を備え、この駆動回路が赤外線LEDの点滅を制御し、たとえばマンチェスタ符号化された識別情報を200Hzの赤外線信号に変調し発信する。光学タグ18の発信する識別情報を光学ID(光学識別情報)というものとする。なお、この光学タグ18および後述する検出装置14に含まれる光学タグ検出装置20の構成および動作の一例が、本件出願人による特開2004−208229号公報に詳細に開示されるので参照されたい。
The
発信装置12の発信する無線IDと光学IDとは互いに関連付けられている。たとえば、同じ識別情報、または無線式と光学式とを識別するビットのみが異なる識別情報が送信される。あるいは、検出装置14のコンピュータ22のメモリに無線IDと光学IDとを関連付けたテーブルデータを記憶しておいてもよい。両者をたとえば発信装置IDによって関連付けてもよい。このように、発信装置12の無線IDと光学IDとが関連付けられるので、複数の発信装置12が検出装置14の検知範囲内に存在していても、混乱することなく複数の発信装置12のID、計測距離および方向を含む情報を生成し出力することが可能である。
The wireless ID and the optical ID transmitted by the
発信装置12の無線タグ16と光学タグ18とは、望ましくはたとえばラベル形、スティック形等の種々の形状をした同一筐体のタグに一体的に設けられる。無線タグ16と光学タグ18とは別個のタグとして形成されてもよいが、その場合には両者を同じ方向に向けて並べたり隣接させたりするなどして近い位置に取り付けることが望ましい。
The
検出装置14は、コンピュータ22、無線タグ検出装置24および光学タグ検出装置20等を含む。これらは望ましくはたとえば同一の筐体に一体的に設けられる。ただし、これらは別個の筐体内にそれぞれ形成されて接続されてもよい。
The
コンピュータ22はこの検出装置14を全体的に制御する。コンピュータ22はCPUおよびメモリ等を含み、CPUはメモリに記憶されたプログラムおよびデータに基づいて処理を実行する。コンピュータ22は、たとえば内部タイマに基づく計測タイミング(検出時刻)で、無線タグ検出装置24および光学タグ検出装置20からそれぞれの出力データを取得して、距離の計測を行う。コンピュータ22は、計測結果データを生成して、そのメモリに記憶し、または、図示しないインタフェースや通信装置等を介して外部のコンピュータ(PC、データ記録サーバ、ロボット制御PC等)に出力する。
The
無線タグ検出装置24はたとえば無線タグ読取機であり、この実施例ではRFIDタグ16からの出力情報を検出する。具体的には、無線タグ検出装置24はアンテナおよびコントローラ等を含み、RFIDタグ16から送信される識別情報(無線ID)の重畳された電波をアンテナを介して受信する。そして、受信した電波信号を増幅し、当該電波信号から識別情報を分離し、当該情報を復調(デコード)する。また、この無線タグ検出装置24は、無線タグ16の電波の受信強度に関する情報を検出する機能を備えている。無線タグ読取機24は、受信電波強度情報として、たとえば、受信電波強度自体を検出するものであってよいし、無線タグ16の検出の有無を分ける受信感度を、感度切替えによって検出するものであってもよい。無線タグ検出装置24は、検出した無線IDと電波受信強度情報を含む検出データをコンピュータ22に与える。コンピュータ22は、後述するように、この無線タグ検出装置24からの受信電波強度情報に基づいて、発信装置12(無線タグ16)と検出装置14(無線タグ検出装置24)との距離を検出する。
The wireless
光学タグ検出装置20はたとえば赤外線カメラを含み、赤外線タグ18の発信する赤外線を検出するためのものである。赤外線カメラは、たとえば赤外線フィルタ、レンズ、CMOSイメージセンサ等を含む。CMOSイメージセンサは、赤外線タグ18のたとえば2倍のフレームレート(400Hz)で赤外線画像を撮影して、その画像データをコンピュータ22に出力する。レンズの画角はたとえば90度であり、イメージセンサの解像度はたとえば128×128pixelである。コンピュータ22は、後述するように、取得した赤外線画像から赤外線タグ18を検出し、検出した赤外線タグ18の点滅状態から光学IDを検出するとともに、赤外線画像上の赤外線タグ18のXY座標を検出する。コンピュータ22は、たとえば画像サイズと画角から決まる1画素あたりの角度情報を予めメモリに記憶しておくことによって、画像上のXY座標から発信装置12(光学タグ18)の2次元的な相対的な方向を検出できる。
The optical
なお、この実施例では、光学タグ18には赤外線LEDが用いられ、光学タグ検出装置20には赤外線画像を撮影可能なカメラが用いられるが、光学タグ18には可視光LEDを用い、光学タグ検出装置20には可視光画像を撮影可能なカメラを用いてもよい。
In this embodiment, an infrared LED is used for the
図2には、検出装置14のコンピュータ22のメモリのメモリマップの一例が示される。ただし、図2にはメモリのデータ記憶領域30の一部のみが示されている。
FIG. 2 shows an example of a memory map of the memory of the
電波強度と距離の換算テーブルデータ領域には、電波強度を距離に換算するためのテーブルデータが予め記憶されている。このデータでは受信電波強度と当該強度が検出されるときの距離とが対応付けて記憶されている。このデータを参照して、検出された受信電波強度に対応する距離を検出する。テーブルデータにその強度が登録されていない場合には内挿によって距離を算出する。このテーブルデータは、無線タグ16と無線タグ検出装置24とを用いた実測によって予め作成される。なお、距離は、受信電波強度に基づいて所定の関係式(距離算出式)に従って算出するようにしてもよい。
In the radio wave intensity / distance conversion table data area, table data for converting radio wave intensity into distance is stored in advance. In this data, the received radio wave intensity is stored in association with the distance at which the intensity is detected. With reference to this data, a distance corresponding to the detected received radio wave intensity is detected. If the strength is not registered in the table data, the distance is calculated by interpolation. This table data is created in advance by actual measurement using the
検出無線ID領域には、無線タグ検出装置24から取得した検出された無線IDが記憶される。検出電波強度領域には、無線タグ検出装置24から取得した無線タグ16の受信電波強度情報が、当該無線IDに関連付けられて記憶される。
The detected wireless ID area acquired from the wireless
検出イメージデータ領域には、光学タグ検出装置20から取得したイメージデータすなわち所定フレーム分の赤外線画像データが記憶される。検出光学ID領域には、赤外線画像データの画像処理によって検出された赤外線タグ18の光学IDが記憶される。検出方向領域には、検出された画像上の赤外線タグ18のXY座標が当該光学IDに関連付けられて記憶される。また、XY座標と1画素当たりの角度情報から算出された、光学タグ18の2次元的な相対的な方向、たとえば画像中心(イメージセンサ軸方向)からのずれの角度が、当該光学IDに関連付けて記憶される。
In the detection image data area, image data acquired from the optical
結果データ領域には、検出時刻において検出されたID(無線IDまたは光学ID)、計測距離や参考情報などの距離情報、および方向情報などを含む検出結果を示すデータが記憶される。 The result data area stores data indicating a detection result including an ID (wireless ID or optical ID) detected at a detection time, distance information such as measurement distance and reference information, and direction information.
図3には、この距離計測システムにおける距離計測の概念が示される。検出装置14と発信装置12の間に遮蔽物が存在していない場合、図3(A)に示すように、光学タグ18からの光学IDは光学タグ検出装置20で検出される。このように、検出装置14で光学IDを検出した場合には、無線タグ検出装置24で検出される無線タグ16の受信電波強度は、遮蔽物による影響を受けておらず、距離に応じて予測値に近い減衰をしていると判断できる。したがって、同一発信装置12の光学IDと無線IDを検出した場合には、無線タグ検出装置24で検出された無線タグ16の受信電波強度から得られる距離は、高精度であり、誤差が少ないことが分かる。このように、精度良く距離を計測できた時点を特定することができる。したがって、この場合に算出された距離を計測距離とした結果データを生成して、記憶または出力する。
FIG. 3 shows the concept of distance measurement in this distance measurement system. If there is no shielding object between the
一方、検出装置14と発信装置12との間に遮蔽物が存在する場合には、図3(B)および図3(C)に示すように、光学タグ検出装置20は光学IDを検出できない。この場合には、遮蔽物に応じて電波の減衰の仕方が異なるので、受信電波強度から得られる距離は、誤差が大きくなる。遮蔽物が何であるのか、たとえば紙一枚なのか、電波の吸収の大きい人体なのかは分からないので、電波の減衰の程度を把握することも不可能である。したがって、検出装置14で光学IDを検出できない場合には、無線タグ検出装置24で検出される無線タグ14の受信電波強度からは正確な距離を知ることができない。なお、この場合には、受信電波強度から得た距離を、正式な計測距離ではなく、確度の低い参考情報として記憶または出力してよい。
On the other hand, when a shielding object exists between the
また、検出装置14で光学IDのみが検出され、無線IDが検出されない場合には、発信装置12が無線タグ検出装置24の検知可能距離範囲外に存在するので、距離を計測できない。この場合には、検出された方向とともに、距離が単に遠いことを示す情報(遠距離情報)を参考情報として記憶または出力する。たとえば、予め記憶しておいた当該無線タグ検出装置24の最大検知可能距離の値より大きいという情報を参考情報としてよい。
Further, when only the optical ID is detected by the
図4には、検出装置14のコンピュータ22の計測処理の動作の一例が示される。コンピュータ22のCPUは、たとえば一定時間経過ごとまたは所望の計測タイミングでこの計測処理を実行する。処理を開始すると、まず、ステップS1で、無線タグ検出装置24からその出力データ(検出データ)をメモリに取得する。次に、ステップS3で、無線タグ16の存在を検出したか否かを判断する。具体的には、無線タグ検出装置24の検出データに無線IDが含まれていたか否かを判断する。ステップS3で“YES”であれば、ステップS5で、検出データから無線IDを取得して、メモリの検出無線ID領域に記憶する。続いて、ステップS7で、検出データから受信電波強度情報を検出して、メモリの検出電波強度領域に当該無線タグ16の無線IDに関連付けて記憶する。そして、ステップS9で、電波強度と距離の換算テーブルデータと検出した受信電波強度情報とに基づいて、検出無線IDごとに、その受信電波強度から距離を算出し、メモリの所定領域に記憶する。
FIG. 4 shows an example of the measurement processing operation of the
ステップS9を終了しまたはステップS3で“NO”であれば、ステップS11で、光学タグ検出装置20からイメージデータ(赤外線画像データ)を取得し、メモリの検出イメージデータ領域に記憶する。そして、ステップS13で、光学タグ18の存在を検出したか否かを判断する。たとえば、赤外線画像の中から赤外線タグ18を示す所定サイズ(たとえば1pixel)の光点が検出されたか否かを判断する。ステップS13で“YES”であれば、ステップS15で、赤外線タグ18の点滅状態を検出することによって、光学IDを検出してメモリの検出光学ID領域に記憶する。また、ステップS17で、赤外線画像上の赤外線タグ18のXY座標(方向)を検出して、メモリの検出方向領域に当該光学タグ18の光学IDに関連付けて記憶する。なお、XY座標から1画素当たり角度情報に基づいてたとえば画像中心からのずれの角度を算出し、当該角度を光学タグ18の方向データとしてメモリに記憶してもよい。
If step S9 is completed or if “NO” in the step S3, image data (infrared image data) is acquired from the optical
ステップS17を終了しまたはステップS13で“NO”であれば、ステップS19で、検出無線IDデータと検出光学IDデータとに基づいて、同一発信装置12からのIDが存在するか否かを判断する。たとえば、関連付けられた無線IDおよび光学IDを検出しているか否かを判断する。ステップS19で“YES”であれば、ステップS9で算出された距離は、高精度であるので、ステップS21で、当該距離を計測距離とした結果データを生成する。つまり、ステップS21で、該当するID(無線ID、光学IDまたは発信装置ID等)、方向、およびステップS9で算出された距離を含む検出結果データを生成して、メモリの結果データ領域に記憶するとともに、たとえば外部のコンピュータ等に当該検出結果データを出力(送信)する。
If step S17 ends or if “NO” in the step S13, it is determined in a step S19 whether or not an ID from the
ステップS21を終了しまたはステップS19で“NO”であれば、ステップS23で、検出無線IDデータと検出光学IDデータとに基づいて、無線タグ16のみが検出された発信装置12が存在するか否かを判断する。ステップS23で“YES”であれば、ステップS9で算出された距離は、正確ではないので、ステップS25で、当該距離を参考情報とした結果データを生成する。つまり、ステップS25で、該当するID(無線IDまたは発信装置ID等)、および低確度を示す情報の付与された距離を含む検出結果データを生成して、メモリの結果データ領域に記憶するとともに、たとえば外部のコンピュータ等に当該検出結果データを出力(送信)する。
If step S21 ends or if “NO” in step S19, it is determined in step S23 whether or not there is a transmitting
ステップS25を終了しまたはステップS23で“NO”であれば、ステップS27で、検出無線IDデータと検出光学IDデータとに基づいて、光学タグ18のみが検出された発信装置12が存在するか否かを判断する。ステップS27で“YES”であれば、ステップS29で、該当するID(光学IDまたは発信装置ID等)、方向、および遠距離情報を含む検出結果データを生成して、メモリの結果データ領域に記憶するとともに、たとえば外部のコンピュータ等に当該検出結果データを出力(送信)する。ステップS29を終了し、またはステップS27で“NO”であれば、この計測処理を終了する。
If step S25 is completed or if “NO” in the step S23, whether or not there is the transmitting
この実施例によれば、光学タグ18と無線タグ16とを併用するようにしたので、同一発信装置12の光学IDと無線IDとを同時に検出している場合には、無線タグ16の受信電波強度が遮蔽物等の隠蔽による影響を受けていないことを認識することができる。したがって、少ない誤差で発信装置12と検出装置14との間の距離を計測できる。また、方向も検出できるので、検出装置14から見た発信装置12の正確な位置を測定できる。
According to this embodiment, since the
なお、上述の実施例では、無線タグ検出装置24の電波の受信特性は、方向による差が無視できるものとして扱った。しかし、次に説明する他の実施例(第2実施例)のように電波の受信特性を考慮するようにしてもよい。この場合、より精度の高い距離計測および相対位置測定を行うことができる。
In the above-described embodiment, the radio wave reception characteristic of the wireless
第2実施例の距離計測システム10の構成は第1実施例と同様であり、重複する説明は省略する。検出装置14のコンピュータ22のメモリのデータ記憶領域30には、図5に示すように、さらに、無線タグ検出装置24のアンテナの電波の受信感度特性データが予め記憶される。受信感度特性は、図6に示すように、アンテナ中心(破線表示)からの向き(角度のずれ)による受信感度の違いを示す。この受信感度特性データでは、たとえばアンテナ中心からの向きに対応付けられた受信感度特性値が記憶されている。たとえばコイル型の平面アンテナの場合、コイル面(アンテナ面)の鉛直方向の受信感度が一番よく、水平方向に近付くに従って受信感度が悪くなる。したがって、同じ強さで電波を受けていても、その発信元の存在する方向すなわち受信方向が異なれば実際の距離は異なるものとなる。受信強度が同じでも、検出方向がコイル面の鉛直方向に近いほど発信装置12は遠くに存在し、水平方向に近いほど近くに存在する。
The configuration of the
メモリに記憶される電波強度と距離との換算テーブルデータでは、たとえばアンテナ中心方向から電波が受信される場合に計測されたデータが記憶される。したがって、電波受信方向に対応する受信感度特性値に基づいて、検出した受信電波強度を、受信方向を考慮した強度に補正することによって、計測される距離の精度を向上することができる。 In the radio wave intensity and distance conversion table data stored in the memory, for example, data measured when radio waves are received from the antenna center direction is stored. Therefore, the accuracy of the measured distance can be improved by correcting the detected received radio wave intensity to the intensity considering the reception direction based on the reception sensitivity characteristic value corresponding to the radio wave reception direction.
検出装置14では発信装置12の光学タグ18の方向を検出することができるので、この光学タグ18の検出方向を、電波の受信方向として利用する。このため、検出装置14では、図7に示すように、たとえば、無線タグ検出装置24のアンテナ24aの中心方向(アンテナ面鉛直方向)軸(破線矢印表示)と、光学タグ検出装置20のイメージセンサ(レンズ)の中心方向軸(破線矢印表示)とが同一またはほぼ同一に設定される。この場合には、図8に示すように、検出装置14で検出される発信装置12の光学タグ18の方向ないしXY座標(Xr,Yr)を、発信装置12の無線タグ16からの電波の受信方向として使用できる。なお、図8で検出装置14から延びる破線は、無線タグ検出装置24のアンテナ24aの中心方向および光学タグ検出装置20のイメージセンサの中心方向を示す。
Since the
図9には第2実施例の検出装置14のコンピュータ22の動作の一部が示される。第1実施例とは同一発信装置12のIDが検出された場合の距離計測の処理のみが異なるので、この部分のみを図9に示す。その他の部分は図4と同様である。
FIG. 9 shows a part of the operation of the
ステップS19で“YES”であれば、図9のステップS41で、該当する光学IDの検出方向データと受信感度特性データとに基づいて、検出方向の受信特性値を取得する。続いて、ステップS43で、受信特性値と受信電波強度とに基づいて距離を算出する。具体的には、受信特性値によって補正した受信電波強度に対応する距離を、電波強度と距離の換算テーブルデータに基づいて算出する。この算出された距離は高精度であるので、当該距離を計測距離とした結果データを生成する。つまり、ステップS21で、該当するID(無線ID、光学IDまたは発信装置ID等)、ステップS17で検出された方向、およびステップS43で算出した距離を含む検出結果データを生成して、メモリに記憶するとともに出力する。このようにして、より正確な距離を計測することができる。 If “YES” in the step S19, a reception characteristic value in the detection direction is acquired in a step S41 of FIG. 9 based on the detection direction data and the reception sensitivity characteristic data of the corresponding optical ID. Subsequently, in step S43, the distance is calculated based on the reception characteristic value and the received radio wave intensity. Specifically, a distance corresponding to the received radio wave intensity corrected by the reception characteristic value is calculated based on radio wave intensity and distance conversion table data. Since the calculated distance is highly accurate, result data with the distance as a measurement distance is generated. That is, in step S21, detection result data including the corresponding ID (wireless ID, optical ID, transmission device ID, etc.), the direction detected in step S17, and the distance calculated in step S43 is generated and stored in the memory. And output. In this way, a more accurate distance can be measured.
また、上述の各実施例では、無線タグ16の電波の送信特性は、個体ごとの差や方向による差が無視できるものとして扱った。しかし、次に示す他の実施例(第3実施例および第4実施例)のように、電波の送信特性を考慮するようにしてもよい。
Further, in each of the above-described embodiments, the radio wave transmission characteristics of the
図10に示すように、送信側の電波特性を考慮するために、検出装置14に光学タグ40が設けられ、発信装置12に光学タグ検出装置42が設けられる。検出装置12にはさらに通信装置44が設けられ、コンピュータ22は通信装置44を用いて発信装置12と通信する。
As shown in FIG. 10, the
一方、発信装置12にもコンピュータ46および通信装置48がさらに設けられる。コンピュータ46は、検出装置14のコンピュータ22と同様に、CPUおよびメモリ等を含み、CPUはメモリに記憶されたプログラムおよびデータに基づいて処理を実行する。コンピュータ46は、光学タグ検出装置42からの検出データを、検出装置14のコンピュータ22と同様にして処理し、光学タグ40の光学IDおよび方向を検出する。また、コンピュータ46は、通信装置48を用いて検出装置14とデータを通信する。通信装置44および通信装置48は、無線や光等で互いに通信する。
On the other hand, the
図11に示すように、検出装置14では、光学タグ40の赤外線LED40aは、光学タグ検出装置20のイメージセンサの中心方向軸(破線矢印表示)および無線タグ検出装置24のアンテナ24aの中心方向軸(破線矢印表示)と同じ方向に発光するようにして設けられている。なお、図示は省略するが、発信装置12でも、検出装置14と同様にして、無線タグ16のアンテナの中心方向軸と、光学タグ検出装置42のイメージセンサの中心方向軸とが同一またはほぼ同一に設定されるとともに、光学タグ18もそれらと同じ方向に発光するように設けられる。
As shown in FIG. 11, in the
図12に示すように、上述の第2実施例と同様に、検出装置14で検出される発信装置12の光学タグ18の方向ないしXY座標(Xr,Yr)を、発信装置12の無線タグ16からの電波の受信方向として使用できる。さらに、発信装置12で検出される検出装置14の光学タグ40の方向ないしXY座標(Xs,Ys)を、発信装置12の無線タグ16の電波の送信方向として使用できる。なお、図12で検出装置14から延びる破線は、無線タグ検出装置24のアンテナ24aの中心方向および光学タグ検出装置20のイメージセンサの中心方向を示す。また、発信装置12から延びる破線は、無線タグ16のアンテナの中心方向および光学タグ検出装置42のイメージセンサの中心方向を示す。
As shown in FIG. 12, the direction or XY coordinates (Xr, Yr) of the
このように、発信装置12の光学タグ検出装置42で検出装置14の光学タグ40を検出することによって、発信装置12から見た検出装置14の2次元的な相対的な方向を検出することができるので、発信装置12の無線タグ16の電波の送信特性の方向による差を考慮に入れた距離計測を行うことができる。したがって、計測距離の精度をさらに向上できる。また、選択できるアンテナの種類を広げることが可能になり、つまり、方向によって異なる特性を持ったアンテナを用いても、より正確な距離を計測することができる。
In this way, by detecting the
送信特性を考慮するために、第3実施例では、検出装置14が、発信装置12の無線タグ16の電波の送信特性情報を保有する。図13には、検出装置14のコンピュータ22のメモリのメモリマップの一部が示される。この図13に示すように、コンピュータ22のメモリのデータ記憶領域30には、無線タグ検出装置24の電波の受信感度特性データが予め記憶されるとともに、発信装置12の無線タグ16の電波の送信特性データが、たとえば当該無線タグ16を所有する発信装置IDに関連付けられて、予め記憶されている。送信特性は、図14に示すように、アンテナ中心(破線表示)からの向き(角度のずれ)による送信強度の違いを示す。この送信特性データでは、たとえばアンテナ中心からの向きに対応付けられた送信特性値が記憶されている。また、発信装置12(無線タグ16)ごとの電波の送信特性データを記憶する場合には、無線タグ16の個体差も考慮に入れることができるので、計測距離の精度をより向上できる。
In order to consider the transmission characteristics, in the third embodiment, the
また、データ記憶領域30には、当該検出装置14の所有している光学タグ40から発信される光学IDが予め記憶される。さらに、データ記憶領域30には、通信装置44を介して発信装置12から受信したデータを記憶するための受信データ領域も設けられる。
The
図15には、発信装置12のコンピュータ46のメモリのメモリマップの一例が示される。ただし、図15にはメモリのデータ記憶領域50の一部のみが示されている。検出イメージデータ領域には、光学タグ検出装置42から取得したイメージデータが記憶される。検出光学ID領域には、赤外線画像から検出された赤外線タグ40の光学IDが記憶される。検出方向領域には、検出された画像上の赤外線タグ40のXY座標が当該光学IDに関連付けられて記憶される。また、メモリに予め記憶される1画素当たりの角度情報と検出したXY座標から算出された、光学タグ40の2次元的な相対的な方向、たとえば画像中心(イメージセンサ軸方向)からのずれの角度が、当該光学IDに関連付けて記憶される。また、データ記憶領域50には、自分の発信装置12の識別情報を示す発信装置IDが予め記憶されている。発信装置IDは、たとえば、所有するタグの無線IDおよび光学IDと同じID、または識別情報の種類を識別するビットのみが異なるIDであってよい。あるいは、発信装置IDと無線IDと光学IDとを関連付けるテーブルデータが検出装置14のメモリに予め記憶される場合には、タグID(無線ID、光学ID)と異なるIDが設定されてよい。
FIG. 15 shows an example of a memory map of the memory of the
発信装置12のコンピュータ46は、光学タグ検出装置42の検出データに基づいて検出装置14の光学タグ40を検出したとき、検出した光学ID、検出方向および自分の発信装置IDを含むデータを、たとえば通信装置48を用いて送信する。
When the
検出装置14のコンピュータ22は、たとえば通信装置44を介して、発信装置12からのデータを受信する。受信データには、発信装置12が検出した検出装置14の光学タグ40の光学IDが含まれるので、検出装置14のコンピュータ22は、当該受信データが自己宛のデータであるか否かを、予め記憶しておいた所有する光学タグ40の光学IDに基づいて判定することができる。さらに、受信データには検出方向と発信装置IDとが含まれるので、検出装置14のコンピュータ22は、発信装置IDに対応する発信装置12の無線タグ16の送信特性データから、検出方向に対応する送信特性値を取得することができる。したがって、この送信特性値によって、無線タグ16の電波の送信特性の方向差、さらに無線タグ16の個体差を考慮に入れて、距離を算出することができるので、距離計測の精度をより向上できる。また、検出装置14から見た発信装置12のより正確な相対位置を測定できる。
The
図16には、発信装置12のコンピュータ46の動作の一例が示される。コンピュータ46は、内部タイマに基づいてたとえば一定時間経過ごとまたは所望の検出タイミングでこの図16の処理を実行する。処理を開始すると、まず、ステップS61で、光学タグ検出装置42からイメージデータ(所定フレーム分の赤外線画像データ)を取得して、メモリの検出イメージデータ領域に記憶する。次に、ステップS63で、赤外線画像の中から光学タグ40の存在を検出したか否かを判断する。ステップS63で“YES”であれば、ステップS65で光学IDを検出してメモリの検出光学ID領域に記憶する。また、ステップS67で、赤外線タグ40のXY座標(方向)を検出して、メモリの検出方向領域に当該光学IDに関連付けて記憶する。あるいは、XY座標から1画素当たり角度情報に基づいてたとえば画像中心からのずれの角度を算出し、この角度を光学タグ40の方向データとしてメモリに記憶してもよい。そして、ステップS69で、検出した光学IDと検出方向と自分の発信装置IDを含むデータを生成して、このデータをたとえば通信装置48を用いて送信する。ステップS69を終了し、またはステップS63で“NO”であれば、この処理を終了する。
FIG. 16 shows an example of the operation of the
図17には、検出装置14のコンピュータ22の動作の一例の一部が示される。図4に示す第1実施例とは、発信装置12から送信特性関連情報を受信する処理と、同一発信装置12のIDが検出された場合の距離計測の処理とが異なるので、異なる部分を図17に示す。その他の部分は図4または図9と同様である。
FIG. 17 shows a part of an example of the operation of the
たとえば、ステップS17を終了し、またはステップS13で“NO”であれば、図17のステップS81で、通信装置44から受信データを取得して、メモリの受信データ領域に記憶する。次に、ステップS83で、当該受信データが自分宛のデータであるか否かを判断する。具体的には、受信データから光学IDを抽出して、当該光学IDがメモリに記憶されている所有光学タグ40の光学IDと同じであるか否かを判定する。ステップS83で“YES”であれば、ステップS85で、受信データから発信装置IDと検出方向とを取得して、メモリの所定領域に記憶する。
For example, if step S17 ends or if “NO” in the step S13, the received data is obtained from the
ステップS85を終了し、またはステップS83で“NO”であれば、ステップS19で、検出無線IDデータと検出光学IDデータとに基づいて、同一発信装置12からのIDが存在するか否かを判断する。ステップS19で“YES”であれば、ステップS41で、受信感度特性データと当該光学IDの検出方向データとに基づいて、検出方向の受信特性値を取得する。
If step S85 ends or if “NO” in the step S83, it is determined in a step S19 whether or not an ID from the
そして、ステップS87で、ステップS19で同一発信装置12からのIDと判定されたIDは、ステップS85で受信した発信装置IDに対応するIDであるか否かを判断する。たとえば、同一発信装置12からの光学IDまたは無線IDが、発信装置IDと同一IDか否か、または識別ビットのみが異なるIDか否かを判定する。あるいは、対応付けテーブルデータで当該発信装置IDと関連付けられているか否かを判定する。ステップS87で“YES”であれば、ステップS89で、当該発信装置IDに対応する送信特性データから、当該発信装置12から受信した検出方向に対応する送信特性値を取得する。そして、ステップS91で、受信特性値と送信特性値と受信電波強度とに基づいて距離を算出する。具体的には、受信特性値と送信特性値とに基づいて受信電波強度を補正し、電波強度と距離の換算テーブルデータに基づいて当該補正された受信電波強度に対応する距離を算出する。この算出距離はより高精度であるので、次のステップS21で当該距離を計測距離とした結果データを生成する。
In step S87, it is determined whether the ID determined as the ID from the
一方、ステップS87で“NO”であれば、当該IDについて送信特性関連情報(方向)を受信できていないので、ステップS43で、受信特性値と受信電波強度とに基づいて距離を算出する。この算出距離も、上述のように、高精度であるので、次のステップS21で当該距離を計測距離とした結果データを生成する。 On the other hand, if “NO” in the step S87, the transmission characteristic related information (direction) has not been received for the ID, the distance is calculated in a step S43 based on the reception characteristic value and the received radio wave intensity. Since the calculated distance is also highly accurate as described above, result data with the distance as a measured distance is generated in the next step S21.
ステップS91を終了し、またはステップS43を終了すると、ステップS21で、該当するID(無線ID、光学IDまたは発信装置ID等)、方向(ステップS17で検出した方向およびステップS85で検出した方向)、および距離(ステップS91で算出した距離またはステップS43で算出した距離)を含む検出結果データ生成して、メモリに記憶し、外部のコンピュータ等に出力する。ステップS21を終了し、またはステップS19で“NO”であれば処理はステップS23へ進む。 When step S91 is finished or step S43 is finished, in step S21, the corresponding ID (wireless ID, optical ID or transmitter ID, etc.), direction (direction detected in step S17 and direction detected in step S85), And detection result data including the distance (the distance calculated in step S91 or the distance calculated in step S43), stored in a memory, and output to an external computer or the like. If step S21 ends or if “NO” in the step S19, the process proceeds to a step S23.
なお、上述の第3実施例では、検出装置14に発信装置12の無線タグ16の電波の送信特性データを保有させて、発信装置12から送信方向に関する情報を送信するようにしていた。しかし、次に説明する第4実施例のように、発信装置12に無線タグ16の電波の送信特性データを保有させ、送信方向に対応する送信特性値を検出装置14に送信するようにしてもよい。
In the third embodiment described above, the
すなわち、発信装置12のコンピュータ46のメモリのデータ記憶領域50には、図18に示すように、さらに、所有する無線タグ16の電波の送信特性データが記憶されている。コンピュータ46は、検出装置14の光学タグ40を検出したとき、当該検出方向に対応する送信特性値を送信特性データから取得する。そして、コンピュータ46は、検出した光学ID、送信特性値、および自分の発信装置IDを含むデータを、たとえば通信装置48を介して検出装置14に送信する。
That is, as shown in FIG. 18, the
検出装置14のコンピュータ22は、たとえば通信装置44を介して発信装置12からデータを受信すると、上述の第3実施例と同様に、受信データに含まれる光学タグ40の光学IDに基づいて、当該受信データが自己宛のデータであるか否かを判定する。さらに、受信データには送信特性値と発信装置IDとが含まれるので、検出装置14のコンピュータ22は、この送信特性値によって、無線タグ16の電波の送信特性の方向差や個体差などを考慮に入れた距離を算出できる。したがって、上述の第3実施例と同様に、距離計測の精度をより向上できる。
When the
図19には、発信装置12のコンピュータ46の動作の一例が示される。なお、図16に示す第3実施例と同じ処理には、同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。ステップS67を終了すると、ステップS101で、メモリに記憶されている無線タグ16の電波の送信特性データから、ステップS67で検出された検出装置14の光学タグ40の検出方向に対応する送信特性値を取得する。そして、ステップS103で、検出した光学ID、送信特性値および自分の発信装置IDを含むデータを生成して、たとえば通信装置48を介して送信する。ステップS103を終了し、またはステップS63で“NO”であれば、この処理を終了する。
FIG. 19 shows an example of the operation of the
図20には、検出装置14のコンピュータ22の動作の一例の一部が示される。なお、図17に示す第3実施例と同じ処理には、同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。ステップS83で“YES”であれば、ステップS111で、受信データから発信装置IDと送信特性値を取得して、メモリの所定領域に記憶する。
FIG. 20 shows a part of an example of the operation of the
また、ステップS87で“YES”であれば、次のステップS91で、ステップS41で取得した受信特性値とステップS111で取得した送信特性値と受信電波強度と換算テーブルデータに基づいて、距離を算出する。この算出された距離はより高精度であるので、次のステップS21で、上述と同様にして、当該距離を計測距離とした結果データを生成する。一方、ステップS87で“NO”であれば、当該IDについて送信特性関連情報(送信特性値)を受信していないので、ステップS43で、上述と同様にして、受信特性値と受信電波強度に基づいて距離を算出する。 If “YES” in the step S87, a distance is calculated in the next step S91 based on the reception characteristic value acquired in the step S41, the transmission characteristic value acquired in the step S111, the received radio wave intensity, and the conversion table data. To do. Since the calculated distance is more accurate, in the next step S21, result data with the distance as a measurement distance is generated in the same manner as described above. On the other hand, if “NO” in the step S87, since the transmission characteristic related information (transmission characteristic value) is not received for the ID, in the same manner as described above in the step S43, based on the reception characteristic value and the received radio wave intensity. To calculate the distance.
なお、上述の第3実施例および第4実施例では、発信装置12に通信装置48を設けるとともに、検出装置14に通信装置44を設けて、送信特性関連の情報(光学ID、検出方向または送信特性値、発信装置ID等)を送受信するようにしているが、別の実施例では、光学タグ18または無線タグ16の信号にこの送信特性関連情報を重畳させて送信し、光学タグ検出装置20または無線タグ検出装置24で受信した信号から送信特性関連情報を検出するようにしてもよい。
In the third and fourth embodiments described above, the
また、上述の各実施例では、検出装置14内にコンピュータ22を設けて、このコンピュータ22が受信電波強度、受信特性値または送信特性値等に基づいて距離を算出して出力するようにしていた。しかしながら、他の実施例では、検出装置14のコンピュータ22とは別に、外部に処理コンピュータを設けて、処理コンピュータが検出装置14または発信装置12から必要なデータを取得して、コンピュータ22の実行していた距離の算出、検出結果の出力等の処理を実行するようにしてもよい。この場合、処理コンピュータは、検出装置14から無線IDおよび受信電波強度を含む無線タグ検出装置24の検出データ、光学タグ検出装置20の検出データからコンピュータ22によって検出された光学IDおよび方向を含む検出データを取得して、距離を算出し、ID、方向および距離情報を含む結果データを生成し、当該結果データをメモリ等に記憶し、または外部のコンピュータ等に出力する。
Further, in each of the above-described embodiments, the
また、処理コンピュータはそのメモリに受信特性データを記憶しておいて、検出装置14から取得した光学タグ18の検出方向に対応する受信特性値を考慮して距離を算出するようにしてもよい。また、処理コンピュータはそのメモリに送信特性データを記憶しておいて、発信装置12から直接にまたは検出装置14から光学タグ40の検出方向を取得し、この取得した検出方向に対応する送信特性値を考慮して距離を算出するようにしてもよい。また、処理コンピュータは、発信装置12から直接にまたは検出装置14から光学タグ40の検出方向に対応する送信特性値を取得し、この取得した送信特性値を考慮して距離を算出するようにしてもよい。
The processing computer may store the reception characteristic data in the memory, and calculate the distance in consideration of the reception characteristic value corresponding to the detection direction of the
この距離計測システム10は、たとえば図21に示すようなコミュニケーションロボット100において使用することができる。図21の実施例では、コミュニケーションロボット100に検出装置14が搭載され、コミュニケーションの相手となる人間102に当該人間102の識別情報を発信する発信装置12が装着される。
This
コミュニケーションロボット100は、自律的に移動し、人間102などのコミュニケーションの相手と発話や身体動作を用いてコミュニケーションを図る機能を備えている。コミュニケーションロボット100として、たとえば本件出願人の開発したロボビー(登録商標)を使用できる。
The
図22には、コミュニケーションロボット100の電気的構成の一例が示される。コミュニケーションロボット100は、全体的な動作を制御するCPU104を含む。CPU104は、マイクロコンピュータ或いはプロセサとも呼ばれ、バス106を介して、メモリ108、モータ制御ボード110、センサ入力/出力ボード112および音声入力/出力ボード114に接続される。
FIG. 22 shows an example of the electrical configuration of the
メモリ108は、ROM、HDDおよびRAM等を含み、ROMおよびHDDには制御プログラムおよびデータが予め記憶され、RAMはワークメモリやバッファメモリとして用いられる。
The
モータ制御ボード110は、たとえばDSPで構成され、右腕、左腕、頭部および眼球部等の各部位における関節の各軸モータの駆動を制御する。すなわち、モータ制御ボード110は、CPU104からの制御データを受け、右眼球部の2軸の角度を制御する2つの右眼球モータ116の回転角度を制御する。同様に、左眼球部の2軸の角度を制御する2つの左眼球モータ118、右肩関節の3軸の角度と右肘関節の1軸の角度を制御する計4つの右腕モータ120、左肩関節3軸の角度と左肘関節の1軸の角度を制御する計4つの左腕モータ122、首関節の3軸の角度を制御する3つの頭部モータ124、背の高さを調節する腰モータ126の回転角度をそれぞれ制御する。さらに、モータ制御ボード110は、CPU104からの制御データを受けて、移動および旋回のための2つの車輪をそれぞれ駆動する2つの車輪モータ128の回転角度を制御する。なお、車輪モータ128を除くモータは、制御を簡素化するために、ステッピングモータ或いはパルスモータを用いてよいし、車輪モータ128と同様に直流モータを用いてもよい。
The
センサ入力/出力ボード112もまた、同様に、DSPで構成され、各センサからの信号を取り込んでCPU104に与える。すなわち、全周囲を撮影する全方位カメラ130からの映像信号が必要に応じてこのセンサ入力/出力ボード112で所定の処理を施された後、CPU104に入力される。両目に取り付けられる眼カメラ132からの映像信号も、同様にして、CPU104に入力される。また、頭、肩、胸、腕、手先などの各部位に設けられる複数のタッチセンサ134からの信号や、台車の衝突を検知するための衝突センサ136からの信号も、同様にして、CPU104に与えられる。
Similarly, the sensor input /
音声入力/出力ボード114もまた、同様にDSPで構成され、CPU104から与えられる音声合成データに従った音声または声がスピーカ138から出力される。また、マイク140からの音声入力が、音声入力/出力ボード114を介してCPU104に取り込まれる。
The voice input /
また、CPU104には、検出装置14も汎用インタフェース等を介して接続されている。CPU104は、たとえば一定時間経過ごとまたは必要なタイミングで、検出装置14からその検出結果データを取得する。
The
このコミュニケーションロボット100では、検出装置14から取得した検出結果データに含まれるID,距離および方向等に基づいて、たとえば、発信装置12を所持する人間102を探して移動することができるし、人間102との相対的な位置や距離を適正な状態に保ちながらコミュニケーションを行うことができる。適正な距離や相対的位置を保つためには、たとえば、コミュニケーション実行中に、検出装置14から検出結果データを随時取得する。検出装置14で発信装置12の光学IDと無線IDの両方が検出されるときの計測距離が高精度であるので、両IDが検出された場合には、計測距離と予め記憶された適正距離との差分だけ移動するように車輪モータ128を制御し、また、検出方向と予め記憶された適正方向との差分だけ旋回するように車輪モータ128を制御する。このように、距離計測システム10をコミュニケーションロボット100に適用することによって、コミュニケーション中の人間102との相対位置および距離を適正に保つことが可能になるので、人間102に違和感や不快感を抱かせることなく円滑なコミュニケーション行動を実行することができる。
In this
また、この距離計測システム10は、たとえば図23に示すようなコミュニケーションロボット制御システム150において使用することができる。図23の実施例では、所定の空間ないし環境152内の所定位置に複数の検出装置14がそれぞれ配置される。一方、コミュニケーションロボット100および人間102のそれぞれに発信装置12が設けられる。また、コミュニケーションロボット制御システム150は、コミュニケーションロボット100の動作を制御するための指令データを送信するロボット制御用サーバ154を含む。ロボット制御用サーバ154とコミュニケーションロボット100とは、たとえば無線LANを介して通信する。また、ロボット制御用サーバ154は、複数の検出装置14のそれぞれと通信して各検出結果データを取得する。ロボット制御用サーバ154と複数の検出装置14もまた、たとえば無線LANを介して通信する。このロボット制御用サーバ54との通信のために各検出装置14には通信装置156が設けられている。
The
ロボット制御用サーバ154はそのメモリに各検出装置14の環境152における位置座標(X,Y)を示す座標データを予め記憶している。ロボット制御用サーバ154は、たとえば一定時間経過ごとにまたは必要なタイミングで各検出装置14から検出結果データを取得し、取得データに含まれるID、方向および高精度の距離と、検出装置14の座標データとから、環境152におけるコミュニケーションロボット100および人間102の位置座標を算出する。検出装置14で発信装置12の光学IDと無線IDの両方が検出される場合には、高精度な距離を計測できるので、高精度な位置座標を算出できる。そして、この算出位置座標からコミュニケーションロボット100と人間102との相対的な位置や距離を精度良く算出することができる。ロボット制御用サーバ154は、算出された位置座標、相対的位置および距離に基づいて、コミュニケーションロボット100に対する動作指示データを作成して送信する。コミュニケーションロボット100は、動作指示データを受信して、当該動作指示データに従って動作する。
The
たとえば、コミュニケーションロボット100は、上述の図21の実施例と同様に、コミュニケーションの対象の相手となる人間102の目の前に動いていくことができるし、人間102との相対的な位置や距離を適正に保ちながらコミュニケーションを行うことができる。また、コミュニケーションロボット100は、相対的な位置や距離に応じて、コミュニケーションの取り方を変えることも可能である。たとえば、コミュニケーションロボット100から見て人間102が右腕の届く範囲内に存在すると判定される場合には、ロボット制御用サーバ154は、右腕を動かさない動作指示データや、右腕が人間102に当たらない軌道を動くように修正した動作指示データを生成して、コミュニケーションロボット100に送信することができる。このように、距離計測システム10を適用することによって、高精度の計測距離に基づいた適切なコミュニケーション行動をコミュニケーションロボット100に実行させるコミュニケーションロボット制御システム150を実現できる。
For example, the
また、この距離計測システム10は、たとえば、展示会や博物館などで、来場者の展示物の見方を記録するようなシステムに適用することも可能である。この場合には、発信装置12は各来場者に装着される。検出装置14は展示物の近傍に設置され、データ記録装置に接続される。そして、データ記録装置が、検出装置14から検出結果データを取得して、検出時刻に関連付けてID、方向、距離などを記憶する。このように、距離計測システム10を適用することによって、高精度の計測距離に基づいて、来場者が展示物をどのように見たかをより正確に記録することができ、たとえば、各人の当該展示物に対する接近方向、接近速度、滞在時間や滞在位置などの情報を取得できる。
The
10 …距離計測システム
12 …発信装置
14 …検出装置
16 …無線タグ
18,40 …光学タグ
20,42 …光学タグ検出装置
22,46 …コンピュータ
24 …無線タグ検出装置
44,48 …通信装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記発信装置は、
無線で無線識別情報を送信する無線タグ、および
光で第1光学識別情報を送信する第1光学タグを含み、
前記検出装置は、
前記無線タグの送信する前記無線識別情報および受信電波強度を検出する無線タグ検出手段、および
前記第1光学タグの送信する前記第1光学識別情報を検出する第1光学タグ検出手段を含み、
当該距離計測システムはさらに、
前記受信電波強度に基づいて前記距離を算出する距離算出手段、
前記無線タグ検出手段で検出された前記無線識別情報と前記第1光学タグ検出手段で検出された前記第1光学識別情報とが同一発信装置からの識別情報であるか否かを判定する判定手段、および
前記判定手段によって同一発信装置からの識別情報であると判定されたときに前記距離算出手段によって算出された前記距離を計測距離とした結果データを生成する生成手段を含む、距離計測システム。 A distance measurement system that includes a transmission device and a detection device, and measures a distance between the transmission device and the detection device,
The transmitting device is
A wireless tag for wirelessly transmitting wireless identification information; and a first optical tag for transmitting first optical identification information by light;
The detection device includes:
Wireless tag detection means for detecting the wireless identification information and the received radio wave intensity transmitted by the wireless tag, and first optical tag detection means for detecting the first optical identification information transmitted by the first optical tag,
The distance measurement system further includes
Distance calculating means for calculating the distance based on the received radio wave intensity;
Determination means for determining whether the wireless identification information detected by the wireless tag detection means and the first optical identification information detected by the first optical tag detection means are identification information from the same transmitter. And a distance measurement system including a generation unit that generates result data using the distance calculated by the distance calculation unit as a measurement distance when the determination unit determines that the information is identification information from the same transmitter.
前記第1光学タグ検出手段は前記第1光学タグの存在する第1方向をさらに検出し、
前記距離算出手段は、前記判定手段によって同一発信装置からの識別情報であると判定されたとき、前記第1光学タグ検出手段によって検出された前記第1方向に対応する前記受信感度特性データと前記受信電波強度とに基づいて前記距離を算出する、請求項1記載の距離計測システム。 Receiving characteristic storage means for storing reception sensitivity characteristic data indicating the reception sensitivity characteristic of the radio wave by the wireless tag detection means;
The first optical tag detection means further detects a first direction in which the first optical tag exists;
The distance calculation means, when the determination means determines that the identification information is from the same transmitter, the reception sensitivity characteristic data corresponding to the first direction detected by the first optical tag detection means and the The distance measurement system according to claim 1, wherein the distance is calculated based on a received radio wave intensity.
前記検出装置に設けられる第2光学タグの送信する第2光学識別情報および当該第2光学タグの存在する第2方向を検出する第2光学タグ検出手段、および
前記第2光学タグ検出手段によって検出された前記第2方向を送信する第1送信手段をさらに含み、
前記検出装置は、光で前記第2光学識別情報を送信する前記第2光学タグをさらに含み、
当該距離計測システムはさらに、
前記第1送信手段によって送信された前記第2光学タグの前記第2方向を受信する第1受信手段、および
前記発信装置の前記無線タグの電波の送信特性を示す送信特性データを記憶する送信特性記憶手段を含み、
前記距離算出手段は、前記判定手段によって同一発信装置からの識別情報であると判定されたとき、前記第1光学タグ検出手段によって検出された前記第1方向に対応する前記受信感度特性データと、前記第1受信手段によって受信された前記発信装置の前記無線タグの電波の前記第2方向に対応する前記送信特性データと、前記受信電波強度とに基づいて前記距離を算出する、請求項2記載の距離計測システム。 The transmitting device is
Second optical identification information transmitted by a second optical tag provided in the detection device, second optical tag detection means for detecting a second direction in which the second optical tag exists, and detection by the second optical tag detection means Further comprising first transmission means for transmitting the second direction
The detection device further includes the second optical tag that transmits the second optical identification information with light,
The distance measurement system further includes
First receiving means for receiving the second direction of the second optical tag transmitted by the first transmitting means, and transmission characteristics for storing transmission characteristic data indicating transmission characteristics of radio waves of the wireless tag of the transmitting device Including storage means;
The distance calculation means, when the determination means determines that the identification information is from the same transmitter, the reception sensitivity characteristic data corresponding to the first direction detected by the first optical tag detection means, The distance is calculated based on the transmission characteristic data corresponding to the second direction of the radio wave of the radio tag of the transmitting device received by the first receiving unit and the received radio wave intensity. Distance measuring system.
前記検出装置に設けられる第2光学タグの送信する第2光学識別情報および当該第2光学タグの存在する第2方向を検出する第2光学タグ検出手段、
前記無線タグの電波の送信特性を示す送信特性データを記憶する送信特性記憶手段、および
前記第2光学タグ検出手段によって検出された前記第2方向に対応する前記送信特性データを送信する第2送信手段をさらに含み、
前記検出装置は、光で前記第2光学識別情報を送信する前記第2光学タグをさらに含み、
当該距離計測システムはさらに、前記第2送信手段によって送信された前記第2方向に対応する前記送信特性データを受信する第2受信手段を含み、
前記距離算出手段は、前記判定手段によって同一発信装置からの識別情報であると判定されたとき、前記第1光学タグ検出手段によって検出された前記第1方向に対応する前記受信感度特性データと、前記第2受信手段によって受信された前記第2方向に対応する前記送信特性データと、前記受信電波強度とに基づいて前記距離を算出する、請求項2記載の距離計測システム。 The transmitting device is
Second optical tag detection means for detecting second optical identification information transmitted by a second optical tag provided in the detection device and a second direction in which the second optical tag exists;
Transmission characteristic storage means for storing transmission characteristic data indicating transmission characteristics of radio waves of the wireless tag, and second transmission for transmitting the transmission characteristic data corresponding to the second direction detected by the second optical tag detection means Further comprising means,
The detection device further includes the second optical tag that transmits the second optical identification information with light,
The distance measuring system further includes second receiving means for receiving the transmission characteristic data corresponding to the second direction transmitted by the second transmitting means,
The distance calculation means, when the determination means determines that the identification information is from the same transmitter, the reception sensitivity characteristic data corresponding to the first direction detected by the first optical tag detection means, The distance measurement system according to claim 2, wherein the distance is calculated based on the transmission characteristic data corresponding to the second direction received by the second receiving unit and the received radio wave intensity.
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